Подшипниковый чугун
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях воздействия трения качения и скольжения , например деталей подшипников. Целью изобретения является повышение твердости и контактной выносливости чугуна. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,8-3,4; кремний 1,8-2,5; марганец 1,4-2,1; фосфор 0,1-0,6; сера 0,05-0,15, церий 0,005-0,05; бор 0,05-0,15; хром 0,35-0,5; железо остальное. Предложенный чугун после лазерной термической обработки имеет Htoo 10500-11500 МПа, контактную выносливость 200-215 ч. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„„SU„„1425241 (51) 4 С 22 С 37 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Ц ОТКРЫТИЙ (2!) 4169538/23-02 (22) 29.12.86 (46) 23.09.88. Бюл. ¹ 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подшипниковой промышленности (72) О. А. Попов, М. Г. Галин, В. С. Буркин, В. С. Левитин и М. Г. Мирзоян (53). 669.! 3. 198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1154358, кл. С 22 С 37/06, 1985.
Авторское свидетельство СССР № 206109, кл. С 22 С 37/00, 1963. (54) ПОДШИПНИКОВЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях воздействия трения качения и скольжения, например деталей подшипников.
Целью изобретения является повышение твердости и контактной выносливости чугуна.
Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,8 — 3,4; кремний 1,8 — 2,5; марганец
1,4 — 2,1; фосфор 0,1 — 0,6; сера 0,05 — 0,15, церий 0,005 вЂ,05; бор 0,05 — 0,15; хром
0,35 — 0,5; железо остальное. Предложенный чугун после лазерной термической обработки имеет Н10, 10500 — 11500 МПа, контактную выносливость 200 — 215 ч. 1 табл.
1425241
10
Углерод
Кремний
Марганец
Сера
Фосфор
Хром
Бор
Церий
Железо
2,8 — 3,4
1,8 — 2,5
1,4 — 2,1
0,05--0,15
0,1 — 0,6
0,35 — 0,50
0,05 — 0,15
0,005 — 0,05
Остальное
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления деталей, работающих в условиях трения качения и скольжения, например. шестерен, деталей подшипников с повышенной твердостью, износостойкостью и контактной выносливостью после лазерной термической обработки (ЛТО).
Целью изобретения является повышение твердости и контактной выносливости.
Предлагаемый чугун содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор, хром и железо при следующем соотношении компонентов, мас.Я:
Выбор граничных значений содержания глерода и кремния в чугуне обусловлен еобходимостью получения качественных отивок без отбела и с равномерной струкурой по всему объему.
Введение дополнительного количества
Ч арганца и хрома связано с необходимосью повышения технологичности (литейных свойств) и получения в литом состоянии равномерной перлитной структуры с удовлетворительной обрабатываемостью. Кроме ого, хром и марганец легируют металлическую основу чугуна и обеспечивают получение высокой твердости после ЛТО.
Введение в чугун бора в количестве
0,05 — 0,15 мас.Я обеспечивает равномерное микролегирование металлической основы поверхностно-активным элементом, образующим комплексные тугоплавкие включения (карбиды и карбонитриды), что приводит к повышению физико-механических и эксплуа. тационных свойств. При содержании бора ниже 0,05 м ас. Я м и кролегирующее вл ияние на структуру чугуна проявляется слабо, при концентрации бора выше 0,15 мас.Я резко возрастает количество твердых соединений бора (в т ч. выходящих на поверхность деталей), которые повреждают сопряженные с чугунными деталями металлические поверхности.
Модифицирование чугуна церием в количестве 0,005 вЂ,05 мас.о измельчает эвтектическое зерно и вызывает повышение дисперсности графита и его равномерное распределение в металлической основе, что значительно повышает весь комплекс физико-механических свойств чугуна.
При введении церия в количествах менее 0,005 мас.Я его модифицирующее действие практически не проявляется, при повышении содержания церия (более 0,05О4) образуются грубые неметаллические включения, которые в условиях высоких контактных напряжений значительно снижают работоспособность деталей.
Структурные превращения, обусловленные введением в состав чугуна предлагаемых элементов, обеспечивают высокую эффективность упрочнения ЛТО, повышение контактной выносливости и износостойкости чугуна в литом состоянии и после ЛТО.
Пример. Чугун выплавляют в индукционных высокочастотных печах с емкостью тигля (по стали) 160 кг с использованием в качестве шихтовых материалов литейного чугуна (в чущках), низкоуглеродистых отходов (сепараторная высечка), соотве-,ствующих легирующих добавок (ферросилиция марки, ферромарганца, феррохрома, ферробора, феррофосфора, ферроцерия, сернистого железа и т.д.) . Перед проведением плавок производят расчет IHHxTbI для Iloлучения чугуна заданного состава. В завалку подают низкоуглеродистые отходы, чугун, ферросилиций, феррохром и ферромарганец. После проплавления шихты проводят перегрев чугуна до 1500+-20 С (замер термопарой погружения), в жидкий металл вводят остальные добавки и за 1 — 2 мин до выпуска из печи (при температуре примерно 1350 С) вводят ферроцерий и ферробор. Выпуск чугуна из печи проводят в ковш, из которого осуществляют заливку в цельнометаллическис формы для получения слитков диаметром 40 — 100 мм (массой соответственно 8 и 30 кг) . После охлаждения до 900 — 1000 С отливки извлекают из металлических форм и замедленно охлаждают в подогреваемых контейнерах для снижения твердости в литом состоянии до HB (250.
Из полученных слитков изготовляют образцы-шайбы диаметром 26 мм, часть из которых подвергают лазерной термической обработке по известной технологии: покрывают фосфатом магния Mgq(PO ) ° с целью увеличения коэффициента поглощения лазерного излучения, после чего проходят закалку с использов-нием непрерывного СΠ— лазера с упрочнением по концентрическим окружностям.
Твердость образцов в литом состоянии определяют методом Бринелля, микротвердость — на приборе ПМТ вЂ” 3.
Контактную выносливость оценивают испытанием плоских образцов при контактных напряжениях 4500 NHa.
Износостойкость определяют при исти.рании плоского образца неподвижным шариком диаметром 9,525 мм с нагрузкой
3,300 г по изменению веса.
1425241
Формула изобретения
1О
Содержание элементов, мас.у
Уровень содержания элементов
Твердость в литом
51икротверность
Иэносоконтактная вь:— носливость, ч стонкость
i:îñëå ЛТ0
С Р, г
s Г
Cr
Се
Вез ПТ0 состоянии, HB слоя .1ТО
Hк,о арпа
-после
-то
Иэвестный чугун
0 04 0 045 0
Предлагаемый чугун
D,05 0,005 0,06 0,2
2,3 0,5
1,8 1,4
2,1 1,7
2,5 2,1
3,3
Средний
155 4980
35 150 0,0085
2,8
Нижний
0,35
l 87, 1500 65 210 О, 0010
207 10500 70 215 0,0015
Средний
3,1
0,4
0,08 0,01 0,1 0,4
3,4
Верхний
050 010 002 015 06
229 10500 75
200 0,0015
Составитель Г. Лудик
Редактор Н. Гунько Техред И. Верес Корректор М. Васильева
Заказ 474025 Тираж 595 Поди 1гс ное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, уК вЂ” 35, Раушская наб., д. 415
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Результаты испытаний приведены в таблице.
Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый чугун значительно превосходит известный во всем интервале предлагаемых концентраций компонентов по комплексу механических свойств.
Подшипниковый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и ко1грактной выносливости, QH дополнительно содержит крохl при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 2,8 - 3,4
Кремний 1,8-- 2,5 У1арганец 1,4 --2,1
Фосфор О, 1- — 0,6
Сера 0,05- -0.15
Берий 0,005 --0,05
Бор 0,05 — — О. 15
Хром 0,35 — 0,50
Железо OcT3льное
